Каково происхождение ВИЧ? Потребовалось почти двадцать лет для того, чтобы составить полную историю (Sharp, Hahn, 2011). В 1999 году доктор Беатрис Хан и ее коллеги из университета штата Алабама смогли достоверно идентифицировать определенный подвид шимпанзе, который и стал источником инфекции. Перекрестная передача вируса от шимпанзе человеку стала причиной зооноза, который превратился в пандемию. История начала раскрываться еще в 1985 году, хотя значение тех наблюдений в то время не были оценены по достоинству. В региональном центре исследования приматов Новой Англии подопытные азиатские макаки страдали от похожей на СПИД болезни (Daniel et al., 1985), вызванной инфекцией лентивирусом. Это был второй идентифицированный лентивирус приматов. Схожее расположение генов в ретровирусном геноме и гомология нуклеотидных последовательностей этого обезьяньего вируса с последовательностями ВИЧ-1 указывали на отдаленное родство с человеческим вирусом, но тем не менее родство. Вскоре после этого, в 1987 году, «Нью-Йорк Таймс» опубликовала под заголовком «Второй вирус грозит опасностью СПИДа: исследования подтвердили открытие, сделанное в Западной Африке и указывающее на возможность следующей эпидемии» новость о том, что вирус, выделенный за три года до этого в Западной Африке, вызвал похожее на СПИД заболевание у тридцати больных. Этот вирус, названный ВИЧ-2, тоже оказался дальним родственником ВИЧ-1 (Clavel et al., 1986), но более близким по структуре к вирусам, выделенным из организмов больных обезьян, содержавшихся в неволе в центре изучения приматов (Clavel et al., 1986). Охота началась, и очень скоро ученым удалось идентифицировать множество вирусов, которые все вместе были названы вирусами иммунодефицита обезьян (ВИО, SIV). Эти вирусы нашли у разнообразных видов обезьян, обитающих в Западной Африке. Вирус, выделенный из организма дымчатого мангобея, оказался особенно близким к ВИЧ-2 и к вирусу, вызывавшему СПИД у лабораторных обезьян; ареал обитания дымчатого мангабея находился в эпицентре эпидемии ВИЧ-2 (Hirsch et al., 1989).

ВИЧ-2 – это обезьяний вирус, перескочивший через межвидовой барьер и поразивший людей; аналогичным способом ВИО-1 у азиатских макак в Новой Англии возник в результате перекрестной передачи от африканских обезьян, содержавшихся в неволе. Подобно людям, азиатские обезьяны Старого Света заболевают СПИДом, если получают вирус, но африканские обезьяны Старого Света от этого не заболевают. Из этого вывели заключение о том, что ВИО атаковал приматов впервые уже после того, как разошлись линии приматов Африки и Азии. То, что дикие африканские обезьяны, инфицированные преобладающим ВИО-1, не выказывают явных признаков заболевания, говорит о том, что имела место длительная коэволюция вируса и его хозяина. Межвидовое перекрестное инфицирование чужого хозяина, даже близкого филогенетического родственника, такого как азиатские обезьяны, может привести к неожиданно тяжелому заболеванию, что свидетельствует об отсутствии адаптации нового хозяина и вируса друг к другу.

Скоро появились и новые фрагменты цельной мозаики. Было выяснено, что многие содержавшиеся в неволе шимпанзе инфицированы вирусами, весьма схожими с человеческими штаммами ВИЧ-1 (мы будем обозначать эти вирусы сокращением SIVcpz). Среди всех обследованных шимпанзе вирус был обнаружен только у четырех особей, а один из вирусов генетически значительно отличался от других, как и от ВИЧ-1 (Sharp, Hahn, 2010). Теперь Хан и ее коллеги были близки к раскрытию происхождения ВИЧ-1. Они заметили, что различные линии ВИО группируются в сообществе близкородственных подвидов африканских зеленых мартышек. Ученые сочли, что это был результат эволюционной кодивергенции, и решили исследовать вопрос о том, не имела ли место похожая, зависящая от хозяина коэволюция при инфицировании вирусом SIVcpz обезьян шимпанзе подвида Pan troglodytes. Существуют четыре подвида, занимающие различные географические ареалы в области южнее Сахары: Pan troglodytes verus в Западной Африке, Pan troglodytes troglodytes в центральном регионе, Pan troglodytes elliotti в Нигерии и Камеруне и Pan troglodytes schweinfurthii в Восточной Африке. Три из четырех инфицированных вирусом SIVcpz шимпанзе принадлежали виду P.t. troglodytes, четвертая обезьяна – P.t. schweinfurthii. Вирус, выделенный из организма P.t. troglodytes, был наиболее близок к ВИЧ-1; вирус, выделенный из восточноафриканских обезьян, был очень далек от предыдущих по структуре. Ученые предположили, что вирус SIVcpz инфицировал общего предка этих двух подвидов шимпанзе, а затем кодивергировал с каждой из отдельных линий (Gao et al., 1999).

Форма ВИЧ-1, выделенная из организмов подавляющего большинства пациентов в США в начале восьмидесятых, была обозначена как главная (M) форма ВИЧ-1. Однако ВИЧ-1 имеет несколько различных линий, которые были выделены и описаны позже и у меньшего числа пациентов. Группа (О) отклоняющихся от общего строения вирусов ограничена преимущественно Восточной Африкой, и доля этого вируса в мировой заболеваемости составляет около 1 % всех ВИЧ-инфекций. Группы N и P распространены гораздо меньше, и инфекция эта была выявлена всего у нескольких камерунцев. В то время как эти группы отчетливо различаются между собой филогенетически, SIVcpz является для всех них близким родственником. Это служит убедительным свидетельством в пользу того, что имели место передачи SIVcpz людям, и некоторые передачи оказались успешнее других, и каждая передача дала начало отдельным линиям; группа M ВИЧ-1 стала вирусом пандемии.

Установление того факта, что высшие африканские обезьяны были истинным природным резервуаром ВИЧ-1 и источником вируса пандемии, стало для биологической науки настоящим вызовом. Детальное эпидемиологическое изучение, необходимое для выяснения географического распространения и преобладания вируса среди шимпанзе, оказалось невозможным. Невыполнимы были также полевые исследования с забором крови у представителей охраняемого и находящегося под угрозой исчезновения вида. Но Хан и ее коллеги оказались изобретательными людьми и разработали неинвазивную методику для сбора проб кала и мочи в местах обитания шимпанзе. Клетки шимпанзе, извлеченные из полученных проб, использовались для установления видовой принадлежности и идентификации отдельных животных. Были разработаны чувствительные иммунологические методы с использованием антител для выявления в пробах антигенов ВИЧ-1. Эти упражнения в судебно-медицинской эпидемиологии позволили обнаружить резервуар ВИЧ-1 в десяти стадах диких шимпанзе в Камеруне (Keele et al., 2006). SIVcpz был широко, но неравномерно распределен в разных стадах шимпанзе. Сравнительный филогенетический анализ показал, что эти нуклеотидные последовательности вируса SIVcpz были близкородственны таковым SIVcpz, выделенных из организмов содержавшихся в неволе шимпанзе, а также ВИЧ-1. Более того, ученые обнаружили, что вирусы разных стад и разных ареалов образовывали самостоятельные, отличные друг от друга линии, что стало результатом быстрой дивергентной эволюции вируса. С определенной долей уверенности можно утверждать, что источник происхождения пандемического ВИЧ-1 и главной группы М можно сузить до вида P.T. troglodytes, обитающего в юго-восточном Камеруне в бассейнах рек Бумба, Нгоко и Сангха (Keele et al., 2006; Van Heuverswyn et al., 2007). Таким же способом было обнаружено, что линии вируса группы N тоже возникли в стадах камерунских обезьян; происхождение двух других групп – O и P – остается пока загадкой. Однако недавно ВИО был обнаружен на равнинах Западной Африки, среди местных горилл, и представляется, что этот вирус является близким родственником ВИЧ-1 из групп О и Р. Эти линии ВИЧ-1, таким образом, берут свое начало от SIVgor, который, вероятно, является результатом дивергенции после передачи вируса SIVcpz от шимпанзе гориллам (D’Arc et al., 2015). Представляется, что в течение относительно короткого промежутка времени произошла перекрестная передача ВИО человеку, причем не только от шимпанзе, но и от горилл.

Полевые исследования SIVcpz подтвердили, что этот вирус эндемичен только для двух из четырех подвидов обычного шимпанзе, заболеваемость среди них, однако, весьма вариабельна: в одних стадах поражены до трети особей, а в других инфицированные особи вообще отсутствуют. Больше того, детальное исследование стад диких шимпанзе показало, что SIVcpz действительно является патогенным для шимпанзе; инфицированные особи живут меньше, рожают меньше детенышей, среди которых повышена ранняя смертность (Keele et al., 2009). Подобно людям, зараженным ВИЧ-1, у больных шимпанзе наблюдали истощение пула CD4+T-клеток. Некоторые стада претерпевали катастрофическую депопуляцию; SIVcpz вызывает среди шимпанзе настоящие эпидемии (Rudicell et al., 2010). Это представляет собой разительный контраст с отсутствием патогенности при инфицировании ВИО низших африканских обезьян.

Происхождение SIVcpz было прослежено до ВИО двух разных видов низших обезьян: SIVrcm, выделенный из красноголового мангобея, и ВИО, выделенный из обезьян вида Ceropithecus. Известно, что шимпанзе охотятся на низших обезьян и питаются ими, и мы можем предположить, что вирусы, содержавшиеся в крови жертв, могли инфицировать шимпанзе либо через раны и повреждения кожи, либо через слизистые оболочки в результате контакта с кровью. В действительности, SIVcpz является рекомбинантным вирусом; представляется, что общий предок P.t. troglodytes и P.t. schweinfurthii был одновременно инфицирован двумя типами ВИО. Смешавшись, вирусы обменивались фрагментами генетической информации, в результате чего возник вирус SIVcpz. Пандемия СПИДа среди людей возникла в результате передачи вирусов от низших обезьян к шимпанзе и от шимпанзе к человеку. Осмелюсь предположить, что разница в способности ВИЧ-1, SIVcpz и SIVsmm вызывать заболевания у своих естественных хозяев является прямым отражением длительности периода, в течение которого происходила коэволюция вирусов и хозяев. Эволюция ВИО характеризуется строгой филогенетической кластерностью, что хорошо согласуется с данными о видообразовании среди обезьян. Эта кластерность согласуется также и с длительными эволюционными отношениями, в ходе которой вирусы претерпевали коэволюцию и кодивергенцию со своими хозяевами. Было бы неверно полагать, будто никогда не происходила перекрестная передача между разными видами обезьян, но, вероятно, такая передача оказала не слишком большое влияние на эволюцию отдельных линий ВИО. Тем не менее вирус шимпанзе вторгся в организм этого хозяина сравнительно недавно, вероятно, заражение произошло меньше миллиона лет назад. Понятно, что ВИЧ-1 практически абсолютно не знаком со своим новым хозяином – человеком, и страшная патогенность служит отражением того факта, что эволюционная взаимная адаптация вируса и человека находится в своей самой ранней фазе.